Numele catedralei provine de la statuia Notre-Dame de la Treille care initial se afla in Biserica Saint-Pierre de Lille, distrusa in timpul asediului austriac din anul 1792. Notre-Dame de la Treille o infatiseaza pe Fecioara Maria si a fost realizata in secolul al XII-lea, fiind considerata facatoare de minuni.

Constructia catedralei Notre-Dame de la Treille a inceput in anul 1854, arhitect fiind Charles Leroy, si s-a terminat in anul 1999, cand a fost finalizata fatada de catre arhitectul Pierre-Louis Carlier, stilul dominant fiind neogotic. In interior se gasesc opt capele decorate in stil neogotic: Capela Sf. Ioana d'Arc (1904), Capela Sf. Ioan Evanghelistul (1904), Capela Sf. Iosif (1908), Capela Sfânta Ana (1904), Capela Sf. Carol cel Bun (1904), Capela Sf. Petru (1936), Capela Sfintei Inimi a lui Iisus (1908) si Sfanta Capela (1897). Orga in stil neoclasic a fost construita in anul 1966, are 41 de tone si 7600 de conducte, fiind printre cele mai mari din Franta. Cripta a fost finalizata in anul 1936, iar cu suprafata sa de 2500 m² este cea mai mare din Europa. Turnul clopotnita a fost ridicat langa biserica in anul 1874 si are 3 etaje cu o inaltime totala de 35 m. Portalul de sud a fost inaugurat in anul 1938 si este dedicat Sf. Eubert, iar Portalul de nord a fost inaugurat in anul 1924, fiind dedicat Sf. Iosif.

In anul 1904 Papa Pius al X-lea i-a conferit bisericii titlul de basilica, iar in anul 1913 aceasta devine catedrala. Incepand din anul 2008 catedrala devine sediul Arhiepiscopiei de Lille, iar un an mai tarziu este declarata monument istoric.

Basilica-Catedrala Notre Dame de la Treille se afla localizata in Piata Gilleson, in apropiere de Piata General de Gaulle, din centrul orasului Lille, accesul putandu-se face prin intermediul statiilor de metrou Rihour sau Gare Lille-Flandres, aceasta fiind deschisa zilnic intre orele 10:00-18:30, iar vineri intre orele 10:00-21:00.